如何提高射频测试仪器的射频测量技术？

所有射频信号源都可以产生连续(CW)射频正弦波信号。有些信号发生器还可以产生模拟调制射频信号(如AM信号或脉冲射频信号)，矢量信号发生器使用IQ调制器产生各种模拟或数字调制信号。

射频信号源可以进一步分为许多类型，包括固定频率CW正弦波输出源、扫描非固定频率CW正弦波频带的扫频源、模拟信号发生器和具有模拟和数字调制功能的矢量信号发生器。

如果测试需要激励信号，则需要射频信号源。射频信号源的关键指标是频率和幅度范围、幅度精度和调制质量(对于产生调制信号的信号源而言)。频率调谐速度和振幅稳定时间对于减少测试时间也非常重要。

矢量信号发生器是一种高性能信号源，通常与任意波形发生器组合产生一些调制信号。矢量信号发生器可以通过任意波形发生器产生任何类型的模拟或数字调制信号。这种发生器可以在内部产生多种基带波形，在某些情况下，也可以在外部产生一种基带波形并加载到仪器中。如果测试规范要求被测元件、设备或系统在被测设备的最终使用中按照处理调制方式进行测试，那么这种情况下通常需要一个矢量信号发生器。

如果测试规范要求进行接收机灵敏度测试、误码率测试、邻道抑制、双音互调抑制或双音互调失真测试，那么还需要一个RF信号源。双音互调测试和邻道抑制测试需要两个信号源，接收机灵敏度测试和/或误码率测试只需要一个射频信号源。

如果被测设备用于移动电话，测试仪可能需要根据移动电话标准的要求测试调制信号类型。手机功放需要结合调制信号源(如矢量信号发生器)进行测试。在选择矢量信号发生器之前，需要评估信号发生器在不同调制信号之间的切换速度，以确保其能够提供最快的测试时间。

二、射频功率计——射频领域的数字万用表

功率是射频领域中最常被测量的量。测量功率最简单的方法是使用功率计，它实际上是用来测量射频信号的功率。功率计中使用宽带检波器，以瓦、dBm或db μ v显示绝对功率，对于大多数功率计，宽带检波器(或传感器)是射频肖特基二极管或二极管网络，实现射频到DC的转换。

功率计是所有测量功率的射频仪器中最精确的。高端功率计(通常需要外接功率传感器)可以达到0.1dB或更高的测量精度。功率计可以测量-70dBm(100pW)的最小功率。传感器有多种型号，从高功率型号、高频(40GHz)型号到用于峰值功率测量的高带宽型号。

功率计有两种:单通道和双通道。每个通道都需要配备自己的传感器。双通道功率计可以测量设备、电路或系统的输入和输出功率，并计算增益或损耗。有些功率计每秒可以测量200到1500个读数。然而，一些功率计可以测量各种信号的峰值功率特性，包括通信和一些应用中使用的调制信号和脉冲RF信号。双通道功率计还可以精确测量相对功率。该功率计还可以设计成精致的形状，以满足便携式应用的需要，使其更适合现场测试的需要。功率计的主要限制是它的幅度测量范围。频率范围是测量范围的折衷。此外，虽然功率计可以非常精确地测量功率，但它不能表示信号的频率分量。

三、射频频谱或射频信号分析仪——射频工程师的示波器。

频谱或矢量信号分析仪使用窄带检测技术在频域测量射频信号。它的主要输出显示是功率谱与频率的关系，包括绝对功率和相对功率。该分析仪还可以输出解调信号。

频谱分析仪和矢量信号分析仪的精度不如功率计，但射频分析仪采用的窄带检测技术使其能够测量低至-150dBm的功率。射频分析仪的精度一般在0.5dB以上

频谱和矢量信号分析仪可以测量1kHz到40GHz(甚至更高)的信号频率。频率范围越宽，分析仪的成本就越高。最常见的分析仪频率达到3GHz。在5.8GHz频率范围内工作的新通信标准要求分析仪的带宽高于6GHz。

矢量信号分析仪是一种具有信号处理功能的频谱分析仪。它不仅可以测量信号的幅度，还可以将信号分解为同相和正交分量。矢量信号分析仪可以解调一些调制信号，如手机、无线局域网设备和其他基于一些新通信标准的设备产生的信号。矢量信号分析仪可以显示星座图、码域图和调制质量的计算度量(如误差矢量幅度)。

传统的频谱分析仪是一种扫描调谐器件，因为它里面的本振要扫描一个频率范围，窄带滤波器可以得到那个频率范围内每个单位频率的功率分量。矢量信号分析仪也是扫描一部分频谱，但是在一定的宽带内捕捉数据，进行快速傅立叶变换，得到单位频率下的功率分量。因此，矢量信号分析仪扫描频谱的速度比频谱分析仪快得多。

衡量矢量信号分析仪性能的关键指标是其测量带宽。一些新的高带宽通信标准，如WLAN和WiMax，需要捕获20MHz带宽的信号。为了捕捉和分析这些信号，分析仪必须有足够的带宽来捕捉整个信号。如果测试高带宽、数字调制信号，确保分析仪的测量带宽能够完全捕捉测量信号。

频谱分析仪可用于检查被测变送器是否产生了正确的功率谱。如果设计项目需要测试一些失真成分，如谐波或寄生信号，则需要频谱分析仪或矢量信号分析仪。同样，如果设计人员关心器件的噪声功率，他们也需要使用这样的RF分析仪。其他需要频谱分析仪或矢量信号分析仪的例子还有:测试互调失真、三阶截断、功率放大器或功率晶体管的1dB增益压缩、器件的频率响应等。

为了测试涉及数字调制信号的发射机或放大器，有必要使用矢量信号分析仪来解调调制信号。矢量信号分析仪可以测量一个设备产生多少调制失真。解调是一个复杂的计算密集型过程。能够快速进行解调和测量计算的矢量信号分析仪，可以大大缩短测试时间，降低测试成本。

第四，网络分析仪

除了频谱分析仪和矢量信号分析仪，第三种分析仪是网络分析仪。网络分析仪包括一个内置的射频信号源和一个用于测试射频设备的宽带(或窄带)检测器。网络分析仪以x-y坐标、极坐标或史密斯圆图的形式输出显式设备的特性。

实际上，网络分析仪测量设备的S参数。矢量网络分析仪可以提供幅度和相位信息，可以在很宽的频带内高精度地判断这些器件的传输损耗和增益。通过矢量网络分析仪，我们还可以测量回波损耗(反射系数)和阻抗匹配，测量相位和群时延。

网络分析仪主要用于分析滤波器、放大器等元件。值得注意的是，网络分析使用的是未调制的连续波，分析仪的校准非常重要。网络分析仪的校准可以通过使用制造商提供的校准套件来实现。由于网络分析仪将信号源和测量功能集成在一台仪器中，而且分析仪的频率范围很宽，所以这类仪器的价格相对较贵。

有时需要同时使用以上四种主要的射频测试仪器，比如功率放大器(PA)的测试。信号源可以提供输入信号，功率计或频谱分析仪可以测量输出功率。如果精度非常重要，比如测量最大功率时，就需要用功率表来测量输出。功率放大器的输入匹配是射频发射机设计人员的一个关键参数。必须放大提供给PA的所有功率，而不会因反射而损失实际功率。所以PA厂家一般用网络分析仪来测量PA的回波损耗(即S11)。